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1、铸造成形技术-铸造工艺设计第1页，共47页，编辑于2022年，星期三铸造工艺方案铸造工艺方案l选择铸件的选择铸件的浇注位置浇注位置及及分型面分型面l型芯型芯的数量、形状及其固定方法的数量、形状及其固定方法l确定确定工艺参数工艺参数（加工余量、起模（加工余量、起模 斜度、圆角、斜度、圆角、收缩率）收缩率）l浇冒口、冷铁形状、尺寸浇冒口、冷铁形状、尺寸及其布置及其布置第2页，共47页，编辑于2022年，星期三铸造工艺图铸造工艺图在零件图上用各种工艺符在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形号表示出铸造工艺方案的图形l它是制造模样和铸型，进行生产准备和它是制造模样和铸型，进行生产准备和铸件检
2、验的依据铸件检验的依据基本工艺文件基本工艺文件。第3页，共47页，编辑于2022年，星期三一、工艺符号及其表示方法一、工艺符号及其表示方法第4页，共47页，编辑于2022年，星期三第5页，共47页，编辑于2022年，星期三 铸造工艺设计是根据铸件铸造工艺设计是根据铸件结构特结构特点、技术要求、生产批量、生产条点、技术要求、生产批量、生产条件件等，确定铸造方案和工艺参数，等，确定铸造方案和工艺参数，绘制图样和标注符号，编制工艺卡绘制图样和标注符号，编制工艺卡和工艺规范等。和工艺规范等。第6页，共47页，编辑于2022年，星期三1.浇注位置的选择原则 浇注位置是指浇注时浇注位置是指浇注时铸件在铸型
3、中所铸件在铸型中所处的空间位置处的空间位置。选择正确与否，对铸件质量影响很大。选择正确与否，对铸件质量影响很大。选择时应考虑以下原则：选择时应考虑以下原则：第7页，共47页，编辑于2022年，星期三铸件的铸件的重要加工面重要加工面应朝下或位于侧面应朝下或位于侧面铸件铸件宽大平面宽大平面应朝下应朝下面积面积较大的薄壁部分较大的薄壁部分应置于铸型下部或应置于铸型下部或垂直垂直易形成缩孔易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或的铸件，较厚部分置于上部或侧面侧面应尽量减少型芯的数量应尽量减少型芯的数量要便于安放要便于安放型芯、固定和排气型芯、固定和排气第8页，共47页，编辑于2022年，星期三 铸件的铸件
4、的重要加工面重要加工面应朝下应朝下或或位于侧面位于侧面 因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易在铸件上部因为铸件上部凝固速度慢，晶粒较粗大，易在铸件上部形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷。铸件下部的晶粒细小，形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷。铸件下部的晶粒细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。组织致密，缺陷少，质量优于上部。机床机床床身导轨床身导轨和铸造和铸造锥齿轮锥齿轮的锥面都是主要的工作面，浇的锥面都是主要的工作面，浇注时应朝下。注时应朝下。实际浇铸机床床身落砂后的照片第9页，共47页，编辑于2022年，星期三铸件宽大平面应朝下铸件宽大平面应朝下 因为在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面因为在浇注过程中，
5、熔融金属对型腔上表面的的强烈辐射强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂拱起或开裂，在铸件表面造成，在铸件表面造成夹砂结疤夹砂结疤缺陷缺陷第10页，共47页，编辑于2022年，星期三面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直垂直 将薄壁部分置于铸型上部，易产生浇不足、将薄壁部分置于铸型上部，易产生浇不足、冷隔等缺陷。改置于铸型于下部后，可避免出冷隔等缺陷。改置于铸型于下部后，可避免出现缺陷。现缺陷。第11页，共47页，编辑于2022年，星期三易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面或侧面 第1
6、2页，共47页，编辑于2022年，星期三 应尽量减少型芯的数量应尽量减少型芯的数量 第13页，共47页，编辑于2022年，星期三 要便于安放型芯、固定和排气要便于安放型芯、固定和排气合理的方案合理的方案：不合理不合理：第14页，共47页，编辑于2022年，星期三2.2.分型面的选择原则分型面的选择原则 分型面为铸型之间的结合面，对铸件的分型面为铸型之间的结合面，对铸件的质量影响很大。选择不当还将使质量影响很大。选择不当还将使制模、造型、制模、造型、合型、甚至切削加工合型、甚至切削加工等工序复杂化，分型等工序复杂化，分型面的选择应在保证铸件质量的前提下，使面的选择应在保证铸件质量的前提下，使造型
7、工艺尽量简化，节省人力、物力。造型工艺尽量简化，节省人力、物力。分型面选择应考虑以下原则：分型面选择应考虑以下原则：第15页，共47页，编辑于2022年，星期三分型面应选择分型面应选择最大截面最大截面处处分型面的选择应分型面的选择应尽量简化工序尽量简化工序分型面应分型面应尽量平直尽量平直基准面放在基准面放在同一个砂箱同一个砂箱中中尽量尽量减少分型面减少分型面使型腔和主要芯使型腔和主要芯位于下箱位于下箱第16页，共47页，编辑于2022年，星期三分型面应选择最大截面处分型面应选择最大截面处第17页，共47页，编辑于2022年，星期三分型面的选择应尽量简化工序分型面的选择应尽量简化工序 活块造型三
8、维动画分析活块造型三维动画分析 pro/E活块造型三维动画分析活块造型三维动画分析 砂芯代替活块三维动画分析砂芯代替活块三维动画分析 pro/E砂芯代替活块三维动画分析砂芯代替活块三维动画分析 第18页，共47页，编辑于2022年，星期三分型面应尽量平直分型面应尽量平直右图为采用右图为采用平直平直分型面的造型图分型面的造型图第19页，共47页，编辑于2022年，星期三 基准面放在同一个砂箱中基准面放在同一个砂箱中 加工基准面放在同一个砂箱中，以避免加工基准面放在同一个砂箱中，以避免产生产生错箱、错箱、披缝披缝和和毛剌毛剌，降低铸件精度和增，降低铸件精度和增加清理工作量。加清理工作量。第20页，
9、共47页，编辑于2022年，星期三 尽量减少分型面尽量减少分型面三箱造型动画的动图演示：三箱造型动画的动图演示：观看影像观看影像 二箱造型动画的动图演示：二箱造型动画的动图演示：观看影像观看影像第21页，共47页，编辑于2022年，星期三 零件、砂芯、木模图零件、砂芯、木模图第22页，共47页，编辑于2022年，星期三使型腔和主要型芯位于下箱使型腔和主要型芯位于下箱 使型腔和主要芯位于使型腔和主要芯位于下箱下箱，便于下芯、，便于下芯、合型和合型和检查型腔检查型腔尺寸。尺寸。第23页，共47页，编辑于2022年，星期三3.3.铸造工艺参数的确定铸造工艺参数的确定 铸造工艺参数包括铸造工艺参数包括
10、收缩余量、收缩余量、加工加工余量余量、起模斜度起模斜度、铸造圆角铸造圆角、芯头芯头、芯座芯座等。等。第24页，共47页，编辑于2022年，星期三收缩余量收缩余量：为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸增大为了补偿收缩，模样比铸件图纸尺寸增大的数值称收缩余量。收缩余量的大小与铸件尺的数值称收缩余量。收缩余量的大小与铸件尺寸大小、结构的复杂程度和铸造合金的线收缩寸大小、结构的复杂程度和铸造合金的线收缩率有关，常常以铸件线收缩率表示：率有关，常常以铸件线收缩率表示：=(L=(L模模-L-L铸件铸件)/L)/L模模X100%X100%通常通常灰铸铁灰铸铁的线收缩率为的线收缩率为0.70.7一一1.01.0
11、铸钢铸钢为为1.61.62.02.0 非铁合金非铁合金为为1 10 0一一1.51.5 第25页，共47页，编辑于2022年，星期三加工余量加工余量 铸件为进行机械加工而加大的尺寸称为机铸件为进行机械加工而加大的尺寸称为机械加工余量。械加工余量。由铸件的大小、生产批量、合金种类、铸件由铸件的大小、生产批量、合金种类、铸件复杂程度及加工面在铸型中的位置来确定。复杂程度及加工面在铸型中的位置来确定。灰铸铁灰铸铁表面光滑平整，精度较高，加工余量小；表面光滑平整，精度较高，加工余量小；铸钢铸钢的表面粗糙，变形较大，比铸铁件要大些；的表面粗糙，变形较大，比铸铁件要大些；非铁金属非铁金属由于表面光洁、其加
12、工余量可以小。由于表面光洁、其加工余量可以小。机器造型机器造型比手造型精度高，故加工余量小一些。比手造型精度高，故加工余量小一些。第26页，共47页，编辑于2022年，星期三l 零件上的零件上的孔与糟孔与糟是否铸出，应考虑工是否铸出，应考虑工艺上的可行性和使用上的必要性。艺上的可行性和使用上的必要性。l 一般说来，较大的孔与槽应铸出，以节一般说来，较大的孔与槽应铸出，以节约金属、减少切削加工工时，同时可以减约金属、减少切削加工工时，同时可以减小铸件的热节；较小的孔，尤其是位置精小铸件的热节；较小的孔，尤其是位置精度要求高的孔、槽则不必铸出，留待机加度要求高的孔、槽则不必铸出，留待机加工反而更经
13、济工反而更经济。（表。（表1-31-3）第27页，共47页，编辑于2022年，星期三第28页，共47页，编辑于2022年，星期三起模斜度起模斜度 为使模样容易地从铸型中取出或型芯自为使模样容易地从铸型中取出或型芯自芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯芯盒中脱出，平行于起模方向在模样或芯盒壁上的斜度，称为盒壁上的斜度，称为起模斜度起模斜度。起模斜度的大小根据起模斜度的大小根据立壁的高度立壁的高度、造型方法造型方法和和模样材料模样材料来确定。来确定。立壁愈高，斜度愈小；外壁斜度比内壁小；立壁愈高，斜度愈小；外壁斜度比内壁小；机器造型的一般比手工造型的小；金属模斜度机器造型的一般比手工造型的小；金属
14、模斜度比木模小。比木模小。一般外壁为一般外壁为15153 3，内壁为，内壁为3 31010。第29页，共47页，编辑于2022年，星期三第30页，共47页，编辑于2022年，星期三典型零件造型工艺分析典型零件造型工艺分析第31页，共47页，编辑于2022年，星期三三通的分型方案（三通的分型方案（d d是合理的分型方案是合理的分型方案）第32页，共47页，编辑于2022年，星期三铸造工艺设计铸造工艺设计 主要是画主要是画铸造工艺图铸造工艺图、铸件、铸件毛坯图毛坯图、铸型铸型装配图装配图和编写和编写工艺卡片工艺卡片等。等。一般一般大量生产大量生产的定型产品、的定型产品、特殊重特殊重要要的单件生产的
15、铸件，铸造工艺设的单件生产的铸件，铸造工艺设计订得计订得细致，内容涉及较多细致，内容涉及较多。第33页，共47页，编辑于2022年，星期三l单件、小批单件、小批生产的生产的一般性产品一般性产品，铸造工艺，铸造工艺设计内容可以设计内容可以简化简化。l在最简单的情况下，只须绘制一张在最简单的情况下，只须绘制一张铸造铸造工艺图工艺图即可。即可。铸造工艺设计的内容和一般程序铸造工艺设计的内容和一般程序见下表见下表第34页，共47页，编辑于2022年，星期三项项目目 内容内容 用途及应用范围用途及应用范围 设计程序设计程序 铸铸 造造 工工 艺艺 图图 在零件图上用规定的红、在零件图上用规定的红、兰等各
16、色符号表示出：兰等各色符号表示出：浇注位置和分型面，加浇注位置和分型面，加工余量，收缩率，起模工余量，收缩率，起模斜度，反变形量，浇、斜度，反变形量，浇、冒口系统，内外冷铁，冒口系统，内外冷铁，铸肋，砂芯形状、数量铸肋，砂芯形状、数量及芯头大小等及芯头大小等 是制造模样、模底板、是制造模样、模底板、芯盒等工装以及进行生芯盒等工装以及进行生产准备和验收的依据产准备和验收的依据 适用于各种批量的生适用于各种批量的生产产 产品零件的技术条件产品零件的技术条件 和结构工艺性分析和结构工艺性分析 选择铸造及造型方法选择铸造及造型方法 确定浇注位置和分型确定浇注位置和分型 面面 选用工艺参数选用工艺参数
17、设计浇冒口、冷铁和设计浇冒口、冷铁和 铸肋铸肋 型芯设计型芯设计 铸铸 件件 图图 把经过铸造工艺设计后，把经过铸造工艺设计后，改变了零件形状、尺寸改变了零件形状、尺寸的地方都反映在铸件图的地方都反映在铸件图上上 是铸件验收和机加工夹具设是铸件验收和机加工夹具设计的依据。适用于成批、大计的依据。适用于成批、大量生产或重要铸件的生产量生产或重要铸件的生产 在完成铸造工艺图的基在完成铸造工艺图的基 础上，画出铸件图础上，画出铸件图 铸铸 型型 装装 配配 图图 表示出浇注位置，型芯表示出浇注位置，型芯数量、固定和下芯顺序，数量、固定和下芯顺序，浇冒口和冷铁布置，砂浇冒口和冷铁布置，砂箱结构和尺寸大
18、小等箱结构和尺寸大小等 是生产准备、合箱、检验、是生产准备、合箱、检验、工艺调整的依据工艺调整的依据 适用于成批、大量生产的适用于成批、大量生产的重要件，单件的重型铸件重要件，单件的重型铸件 通常在完成砂箱设计后通常在完成砂箱设计后 画出画出 铸造铸造工艺工艺卡片卡片 说明造型、造芯、浇注、说明造型、造芯、浇注、打箱、清理等工艺操作打箱、清理等工艺操作过程及要求过程及要求 是生产管理的重要依据是生产管理的重要依据 根据批量大小填写必要条件根据批量大小填写必要条件 综合整个设计内容综合整个设计内容 第35页，共47页，编辑于2022年，星期三实例分析：实例分析：以以C6140C6140车床车床进
19、给箱体进给箱体为为例分析毛坯例分析毛坯的铸造工艺的铸造工艺方案如下：方案如下：质量约质量约35Kg35Kg。车床进给箱体零件图车床进给箱体零件图 第36页，共47页，编辑于2022年，星期三l该零件该零件没有特殊质量要求没有特殊质量要求的表面，仅要的表面，仅要求尽量保证求尽量保证基准面基准面D D不得有明显铸造缺不得有明显铸造缺陷陷，以便进行定位。，以便进行定位。l材料：灰铸铁材料：灰铸铁HT150HT150，勿需考虑补缩。，勿需考虑补缩。l在制订铸造工艺方案时，主要应着眼在制订铸造工艺方案时，主要应着眼于于工艺上的简化工艺上的简化。第37页，共47页，编辑于2022年，星期三1.1.分型面分
20、型面三个方案供选择：三个方案供选择：方案方案I I：分型面在：分型面在轴孔轴孔的的中心线上。中心线上。方案方案IIII：从：从基准面基准面D D分型，分型，铸件绝大部分位于下型。铸件绝大部分位于下型。方案方案IIIIII：从：从B B面面分型，铸分型，铸件全部置于下型。件全部置于下型。第38页，共47页，编辑于2022年，星期三l方案方案I I：凸台凸台A A因距分型面较近，又处于上型，因距分型面较近，又处于上型，若采用活块，型砂易脱落，故只能用若采用活块，型砂易脱落，故只能用型芯型芯来形来形成，成，槽槽C C可用可用型芯或活块型芯或活块制出。制出。l主要优点主要优点：适于铸出轴孔，铸后轴孔的
21、飞边：适于铸出轴孔，铸后轴孔的飞边少，便于清理。同时，下芯头尺寸较大，型少，便于清理。同时，下芯头尺寸较大，型芯稳定性好，不容易产生偏芯。芯稳定性好，不容易产生偏芯。l主要缺点：主要缺点：基准面基准面D D朝上，使该面较易产生气朝上，使该面较易产生气孔和夹渣等缺陷，且型芯的数量较多。孔和夹渣等缺陷，且型芯的数量较多。第39页，共47页，编辑于2022年，星期三l方案方案IIII：凸台凸台A A不妨碍起模，但不妨碍起模，但凸台凸台E E和和槽槽C C妨碍起模，也需采用妨碍起模，也需采用活块或型芯活块或型芯来克服。来克服。l它的它的缺点缺点除基准面朝上外，其轴孔难以直接除基准面朝上外，其轴孔难以直
22、接铸出。轴孔若拟铸出，因无法制出型芯头，铸出。轴孔若拟铸出，因无法制出型芯头，必须加大型芯与型壁的间隙，致使飞边清理必须加大型芯与型壁的间隙，致使飞边清理困难。困难。第40页，共47页，编辑于2022年，星期三l方案方案IIIIII：优点优点是铸件不会产生错型缺陷；是铸件不会产生错型缺陷；基准面朝下，其质量容易保证；同时，基准面朝下，其质量容易保证；同时，铸件最薄处在铸型下部，金属液易于充铸件最薄处在铸型下部，金属液易于充满铸型。满铸型。l缺点缺点是是凸台凸台E E、A A和和槽槽C C都需采用活块或型芯，都需采用活块或型芯，而内腔型芯而内腔型芯上大下小上大下小稳定性差；若拟铸稳定性差；若拟铸
23、出轴孔，其缺点与出轴孔，其缺点与方案方案IIII相同。相同。第41页，共47页，编辑于2022年，星期三大批量生产，为减少切削加工大批量生产，为减少切削加工工作量，工作量，九个轴孔九个轴孔需要铸出。需要铸出。此时，为了使此时，为了使下芯、合箱及铸下芯、合箱及铸件的清理简便件的清理简便，只能，只能按照方案按照方案I I从轴孔中心线处分型。从轴孔中心线处分型。第42页，共47页，编辑于2022年，星期三l为了便于采用为了便于采用机器造型、尽量机器造型、尽量避免活块避免活块，故凸台和凹槽均应用，故凸台和凹槽均应用型芯型芯来形成。来形成。l为了为了克服基准面朝上的缺点克服基准面朝上的缺点，必须必须加大
24、加大D D面面的加工余量。的加工余量。第43页，共47页，编辑于2022年，星期三 单件、小批量生产，采用单件、小批量生产，采用手工手工造型造型，使用，使用活块造型活块造型较型芯更为较型芯更为方便。同时，因铸件的尺寸允许方便。同时，因铸件的尺寸允许偏差较大，偏差较大，九个轴孔不必铸出九个轴孔不必铸出。第44页，共47页，编辑于2022年，星期三l此外，应尽量降低此外，应尽量降低上型高度上型高度，以，以便利用现有砂箱。便利用现有砂箱。l显然，在单件生产条件下，宜显然，在单件生产条件下，宜采用采用方案方案IIII或方案或方案IIIIII。第45页，共47页，编辑于2022年，星期三2.2.铸造工艺图铸造工艺图采用分型采用分型方案方案I I时的铸造工艺图时的铸造工艺图 第46页，共47页，编辑于2022年，星期三3.工艺参数的确定工艺参数的确定机械加工余量机械加工余量起模斜度起模斜度铸造图角铸造图角铸造收缩率铸造收缩率 第47页，共47页，编辑于2022年，星期三